第31讲 连通器模型问题-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

第31讲  连通器模型问题 

专题知识概述

1.连通器定义

几个底部互相连通的容器，叫做连通器。注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。

2.连通器的原理

连通器中只装入一种液体，在液体静止时，各容器中的液面总是相平的，或者说高度是相同的。

几个底部互相连通的容器，注入同一种液体，在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。连通器的原理可用液体压强来解释。若在U形玻璃管中装有同一种液体，在连通器的底部正中设想有一个小液片AB。假如液体是静止不流动的。左管中之液体对液片AB向右侧的压强，一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强。因为连通器内装的是同一种液体，左右两个液柱的密度相同，根据液体压强的公式P=ρgh可知，只有当两边液柱的高度相等时，两边液柱对液片AB的压强才能相等。所以，在液体不流动的情况下，连通器各容器中的液面应保持相平。

3.连通器的原理有哪些应用

（1）日常生活用品中的应用：茶壶、水壶、酒壶等；

（2）水利工程中的应用：船闸、过路涵洞；

（3）卫生保健方面的应用：洗手盆、地漏与下水管道之间的U形弯管；

（4）自动控制、方便控制方面的应用：锅炉水位计、自动喂水器等。

中考典型例题解析

【例题1】（2021哈尔滨）如图所示，从电热水壶的结构和使用方法来看，下列说法中不正确的是（　　）

A. 用两脚插头替代损坏的三脚插头，不符合安全用电要求

B. 壶把上的胶木应具有良好的导热性、导电性

C. 壶身和壶嘴构成连通器

D. 当水烧开时蜂鸣器报警是利用声音传递信息

【答案】B

【解析】A．三脚插头可以使用电器的金属外壳与大地相连，在外壳带电时防止发生触电事故，所以，用两脚插头替代损坏的三脚插头，不符合安全用电要求，故A正确，A不符合题意；

B．壶把上的胶木应具有良好的隔热性，防止烫伤，但是要具有良好的绝缘性，防止发生触电事故，故B错误，B符合题意；

C．壶身和壶嘴上端开口，底部连通，构成连通器，故C正确，C不符合题意；

D．当水烧开时蜂鸣器报警是利用声音传递信息，获得水已经烧开这一信息，故D正确，D不符合题意。

【例题2】（2021广西贵港）据央广网报道，2021年3月31日18:00，当日最后一艘满载货物的船舶驶向粤港澳大湾区，标志着位于广西桂平市的大藤峡船闸试通航满一年。这不仅加速推进了航道改造升级，也带动了相关产业的高质量发展。船闸应用了________原理。2020年9月6日18时许，经过综合调度，建设中的广西大藤峡水利枢纽工程水库水位首次达到52米高程，这是大藤峡工程全面完工前允许运行的最高水位，此时水对坝底的压强为________Pa。（g取10N/kg， =1.0×103kg/m3）   

【答案】 连通器；5.2×105

【解析】求解液体内部的压强，利用公式p＝ρgh，其中ρ是液体的密度，h是深度；连通器的特点是内部液面始终在同一水平面上，与摆放位置无关，例如水壶、船闸等。

船闸是底部连通，静止时，上部分的液面相平的原理工作的，故运用的是连通器原理。

此时水对坝底的压强为

水对坝底的压强为5.2×105。

专题问题综合训练

一、选择题

1. （2021黑牡鸡朝鲜族）下列器材或装置中，不是利用连通器原理进行工作的是　（　　）

A. 喷水枪 B. 船闸 C. 锅炉水位计 D. 茶壶

【答案】A

【解析】喷水枪是利用压缩气体增大压强的原理制成的，无论结构还是原理都不符合连通器；茶壶、船闸、锅炉水位计都属于连通器。

2. （2021四川泸州）目前，我国上市的新冠疫苗已经达到4个，据了解疫苗需在2~8°C的冰箱中保存。下列说法正确的是（　　）

A. 注射器吸取疫苗液体的原理和用吸管喝牛奶的原理相同

B. 注射疫苗前，用酒精对皮肤消毒，因酒精升华吸热使皮肤感觉凉爽

C. 注射疫苗时选用的注射器针尖较细是为了减小压强

D. 打开冰箱时看到周围有“白雾”，这是由于水蒸气吸热汽化形成的

【答案】A

【解析】A．注射器吸取疫苗液体和用吸管喝牛奶，都是利用大气压，故A正确；

B．用酒精消毒时，皮肤感觉凉爽，是因为酒精蒸发吸热，故B错误；

C．针尖较细是为了减小受力面积从而增大压强，故C错误；

D．打开冰箱，其周围的白雾是空气中的水蒸气遇冷放热液化成小水珠形成的，故D错误。

3.下图所示是两边管子粗细相同、足够高的连通器,其水平细管足够长,中间有一个可无摩擦移动的活塞.刚开始活塞固定不动,两管液面相平,左管液体是酒精(ρ酒精=0.8×103 kg/m3),右管液体是水(ρ水=1.0×103kg/m3).现松开活塞,重新稳定后（   ）

A .右边液面下降1cm           B .右边液面下降2cm

C .右边液面比左边液面低1cm   D .左右液面一样高

【答案】A

【解析】如图，水的密度大于酒精的密度，两侧高度相同，水对活塞压强大于酒精对活塞的压强。现松开活塞，活塞向左侧移动，重新稳定后，左侧液面上升，右侧液面下降。

活塞稳定后，左右两侧液体对其压强相等，P左=P右。

ρ酒精g（9+h）=ρ水g（9-h）

0.8×103 kg/m3 ×（9+h）=1.0×103kg/m3×（9-h）

h=1cm

4.如图的装置中应用连通器原理的是（　　）

A 茶壶              B 吸尘器         C .吸盘式挂钩    D .注射器

【答案】A

【解析】A．茶壶的壶嘴和壶身下部是相通的，构成了连通器。

B．吸尘器是利用流体压强与流速的关系来工作的。

C. 吸盘式挂钩是利用大气压原理工作的。

D. 注射器是利用大气压原理工作的。

5．如图所示的敞口容器中加水，则水能达到的最高位置是（    ）

A．容器A的顶端      B．容器B的顶端

C．容器C的顶端      D．条件不足，无法确定

【答案】B

【解析】根据连通器的原理可知，水不流动时各容器中的水面相平，所以水能达到的最高位置是最低的管口B。

6.三峡船闸是世界上最大的人造连通器．如图是轮船通过船闸的示意图，此时上游阀门A打开，下游阀门B关闭，下列说法正确的是（   ）

A．闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A两侧的压力相等

B．闸室和上游水道构成连通器，水对阀门A右侧的压力大于左侧的压力

C．闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B右侧的压力大于左侧的压力

D．闸室和下游水道构成连通器，水对阀门B两侧的压力相等

【答案】A

【解析】上游阀门A打开，则上，游水道与闸室通过阀门A连通，构成一个连通器，上游水位与闸室水位相同，水对阀门A两侧的压强相等，压力也相等，故A正确。

7.如图所示，A、B两容器内盛着水，水面等高，两容器间用一斜管相通，K是开关，当K打开后，则（   ）

A．水将由A流向B    B．水将由B流向A

C．水不流动         D．无法确定

【答案】C

【解析】由于K在左、右两个容器水中的深度相同，所以此处的水所受的两侧水压相等，因此水不流动。这与连通器没有关系。

8．如图所示，液面静止时符合实际情况的是正确的是（   ）

【答案】B

【解析】由连通器的原理可知，水不流动时各容器中的水面相平，不会出现一侧高另一侧低的情形。

9．如图所示，公路两侧的甲、乙两条水渠由路面下的倾斜涵洞相连，两渠水面相平，涵洞中的水流方向，正确的说法是（   ）

A.水从水渠乙流向水渠甲   B.水从水渠甲流向水渠乙

C.因水面相平，水不流动   D.以上说法都不对

【答案】C

【解析】根据连通器的原理，当水不流动时两侧水面相平；原因是只有两侧水渠中的水面同高时，对底部涵洞的水压才相等，水才不流动。

二、填空题

1. （2021辽宁阜新） 海上护航舰艇都采用前后编队航行，是因为舰艇平行急速行驶时，舰艇间水流速度大，压强______（选填“大”或“小”），会发生相撞事故。三峡大坝的船闸是利用______原理修建的，大坝上游水深100m处的压强是______Pa。（g=10N/kg，水的密度ρ=1.0×103kg/m3）

【答案】  ①小    ②连通器    ③ 1×106

【解析】舰艇航行时若两艘靠的比较近且并排前进，两舰艇之间的水流通道变窄，水流速度变大，压强变小，小于两舰艇外侧的压强，会形成向内的压强差，使船相撞。

连通器是指上端开口，底部连通的仪器，船闸利用了连通器的原理建成的。

大坝上游水深100m处的压强

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa

2．如图所示，装在装修新房时，工人师傅常用一根灌有水（水中无气泡）且足够长的透明软管的两端在墙面不同地方做出标记，这样做的目的是保证两点在______________，用到的物理知识是_________。

【答案】在同一高度（或在同一水平线上）,连通器的原理.

【解析】这一根灌有水（水中无气泡）且足够长的透明软管就相当于一个连通器，水面的水不流动时，两处的水面相平，处于同一水平线上。所以两位工人师傅用这两个静止水面当参照物，在墙面上做出的标记肯定是同样高的。

3.如图所示，是某栋房子供水的水路示意图，放水时水龙头与水塔构成了一个      ．若将水龙头（相同型号）单独打开并将开关旋至最大，则      填“甲’’或“乙”）水龙头出水速度大．   

【答案】  连通器  甲

【解析】连通器是液体压强知识在实际中的重要应用，在中考中经常出现以连通器为命题情景，考查液体压强计算的试题．另外，运用连通器原理判断、解释物理问题也是中考的热点．连通器是指上端开口、下部相连通的容器，连通器里的水不流动时，各容器中的水面总保持相平．同一种液体中，液体的深度越深，产生的压强越大，因此图中甲水龙头处的压强最大，出水速度最大．

4.洗手池的下水管道常常做成如图所示的弯管，弯管的“弯”很多情况下是受地形决定的，但其中的一个“弯”却有着特殊的功能（图中虚线框内部分），它能堵住管道，防止污水管内的臭气顺着管道逆行，从而污染室内的空气。其实这个“弯”是利用物理模型__________________的原理来设计的。

【答案】连通器

【解析】虚线框内的U形弯管构成了一个连通器，由于装入同一种液体，在液体静止时各容器中的液面相平，所以能密封住一段水柱，起到密闭作用。

三、简答题

1.图甲、乙所示容器中都装有水，但图中都只画出了左边容器中的水面，请在图中把未画出的水面的大致位置补画出来．

【答案】  如图所示．

【解析】甲中，因阀门处于关闭状态，故左边的容器与右边的容器构成了一个连通器，左、右水面应处在一样的高度．乙中阀门是打开的，故容器中的水是流动的．根据流速越大的地方压强越小，故可判断出中间容器中水面高于右边容器中的水面．

四、计算题

1.（2021浙江丽水）创意改变生活，如图是自带吸管的玻璃杯，杯中装有水，小科用手掌封住杯口，通过玻璃吸管不容易“吸”到水；移开手后，能轻松“吸”到水。请回答：
 

（1）小科能轻松“吸”到水是利用了______ ；
（2）图中A点的压强______ B点的压强填“大于”、“等于”或“小于”；
（3）装有水的玻璃杯总质量为千克，放置在水平桌面上，杯底与桌面的接触面积为4平方厘米，此时杯子对桌面的压强为多少？
【答案】大气压；等于；杯子对桌面的压强为7000Pa。
【解析】用吸管从瓶子里吸水时，先把吸管内的部分空气吸走，管内的气压小于外界大气压，水在大气压的作用下被压入吸管，上升到嘴里，所以使水上升到嘴里的力是大气的压力，故所以小科能轻松“吸”到水是利用了大气压；
由图可知，A点的深度等于B点的深度，所以根据可知，A点压强等于B点压强；
杯子和水的总重力：；
杯子对桌面的压力：，
杯子对桌面的压强：。
2.如图所示，水塔与自来水管组成连通器，若水塔内水面高度h1=18m，五楼住户水龙头出水口高度h2=13m，四楼住户水龙头出水口高度h3=10m，水龙头出水口直径为2cm．求：

(1)四楼住户水龙头出水口处，水的压强是多少？

(2)四楼住户水龙头出水口受到水的压力是多少？（g取10 N/kg）

【答案】（1）8.0×104Pa（2）25.12N

【解析】（1）p＝ρgh＝ρg（h1-h3）=1.0×103kg/m3×10 N/kg×（18m-10m）=8.0×104Pa；

（2）四楼住户水龙头出水口面积S=3.14×R2

R=1cm=0.01m=10-2m

S=3.14×R2= 3.14×（10-2m）2= 3.14×10-4m2

F=PS=8.0×104Pa×3.14×10-4m2=25.12N